Drei-dimensionale Rekonstruktion synaptischer Organellen

ein Projekt von H. Jastrow

Synaptische Körperchen (SK) sind elektronendichte, kleine Zellorganellen an hochaktiven Synapsen wichtiger Sinnesorgane. Sie besitzen die Fähigkeit, Neurotransmittervesikel zu binden und zeigen in ihrer Morphologie circadiane Veränderungen. In elektronenmikroskopischen Aufnahmen erscheinen die Profile der SK stabförmig, rund oder irregulär. Um die Dynamik und Funktion dieser wichtigen Zellorganellen richtig erfassen zu können, ist es wichtig, ihre genaue dreidimensionale Struktur zu kennen. Aus Serienschnitten des Pinealorgans und der Retina werden mit Hilfe geeigneter, zum Teil selbst programmierter Software dreidimensionale Rekonstruktionen der Organellen durchgeführt. Dabei werden digitalisierte Schnitte übereinander gelagert und in einen 3D-Volumendatensatz überführt. Mit Hilfe eines definierten Grauwertbereichs lassen sich die Körperchen durch ein Keimzellwachstum, bei dem benachbarte Voxel zu einem Startvoxel addiert werden, segmentieren und als einzelne sowie gruppierte Objekte darstellen. Die Visualisierung wird mit Hilfe neuroradiologischer Software ermöglicht (NeurOPS; ConVis Insight 3D). Neben der Erzeugung beliebiger Ansichten der SK können Stereobilder und Filme aus Bildsequenzen erzeugt werden. Im Pinealorgan konnten so verschieden große plattenförmige Strukturen neben kleineren rundlichen SK nachgewiesen werden. Daneben fanden sich auch größere und kleinere bizarre Formen. Unter Dauerlicht zeigte sich eine deutliche Zunahme auch größerer irregulärer Gebilde. In der Retina sind SK meistens C-förmig gebogene Platten mit zum Teil partiell verdickten Rändern, außerdem finden sich hier kleinere klumpige bis runde Organellen, die auf An- bzw. Abbauvorgänge an den elektronendichten Zentren der SK hinweisen. Die bisher nur an wenigen Synapsen erfolgten Rekonstruktionen sollen durch weitere auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten ergänzt werden, um generelle Aussagen zur Morphologie der SK im Tagesverlauf machen zu können.

Publikationen:
1.) JASTROW, H., von MACH, M-A. and VOLLRATH, L.:
The shape of synaptic ribbons in the rat pineal gland.
Cell and Tissue Research 287 (2) p. 255-261 (Feb. 1997)
Impakt Faktor: 1,740 (1997)
Abstract & Link to pdf

2.) JASTROW, H., von MACH, M-A. and VOLLRATH, L.:
Adaptation of the disector method to rare small organelles in TEM sections exemplified by counting synaptic bodies in the rat pineal gland.
Journal of Anatomy 191 (2) p. 399-405 (Dec. 1997).
Impakt Faktor: 2.390 (1997)
Abstract & Link to pdf

3.) JASTROW, H., SCHMANKE, D., WEINERT, J., JENDRYSIAK, U. and VOLLRATH, L.:
Changes in the three dimensional structure of synaptic ribbons in the pineal gland of the guinea-pig caused by constant light
Neuroendocrinology Retrospect and Perspectives, H.-W. Korf and K.-H. Usadel (Eds.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York: 367-373 (Dec. 1997).
Abstract (pdf not available)

4.) JASTROW, H., SCHMANKE, D. and WEINERT, J.:
Bizarre alterations of the morphology of pineal synaptic bodies under constant light and an evaluation of suitable 3D-reconstruction software.
Micron Volume 35, Issue 8: 655-670 (Sept. 2004).
Impakt Faktor: 1.464 (2004)
Abstract & Link to pdf, supplemental material (animations of reconstructed synaptic bodies)

5.) JASTROW, H.
State of the art three-dimensional stereo reconstruction of ultrastructures on the example of retinal ribbon synapses.
Annals of the Romanian Society for Cell Biology Volume 15, Issue 1: 11-18 (Juni 2010).
Impakt Faktor: nicht im JCR gelistet
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Vorträge:
1.) JASTROW, H.; SCHMANKE, D.; WEINERT, J.; JENDRYSIAK, U. and VOLLRATH, L.:
Three-dimensional reconstruction of pineal synaptic bodies.
Bipartite Meeting of Anatomical Society and Polish Anatomical Society.
May 24 - 27, Olztyn, Poland
Presentation No. 43 (25.5.1997).
Abstract

2.) JASTROW, H.:
3D-Rekonstruktion synaptischer Körperchen der Retina.
Fortbildungsveranstaltung der Universitätsaugenklinik Mainz.
Präsentation Nr. 1 (30.07.2004).

20.) JASTROW, H., GUSTAVUS, D.B., KOLIOS, G. and SPIWOKS-BECKER, I.:
Three-dimensional reconstruction of "synaptic ribbons" in retinal high-output synapses under different light conditions.
100th Annual Meeting of the Anatomical Society
March 11-14 2005, Leipzig, Germany
Ann Anat 187 (Suppl), p. 44-45.
Presentation No. 27 (12.03.2005).

22.) JASTROW, H.; GUSTAVUS, D.B. and BASTELBERGER-GUSTAVUS, A.:
First three-dimensional reconstruction of „synaptic bodies“ in cones, rods and bipolar cells of the human retina.
102nd Annual Meeting of the Anatomical Society
March 30 - April 2nd 2007, Giessen, Germany
Presentation No. 62 (2.04.2007).

26.) JASTROW, H.:
First three-dimensional reconstruction of „synaptic ribbons“ in cones, rods and bipolar cells of the
human retina
Diskussionsrunde über „Digitalisierte Bildmaterialien in der anatomischen Lehre“
26. August 2009, Münster
Presentation Nr. 2 (26.8.2010)

29.) JASTROW, H.:
State of the art three-dimensional stereo reconstruction of ultrastructures on the example of retinal ribbon synapses.
Symposium of the Romanian Society for Cell Biology (XXVIII-LEA Simpozion Stiintific)
June 9th- 12th 2010, Constanta, Romania
Presentation No. 8 (10.6.2010)

Poster:
1.) JASTROW, H.; SCHMANKE, D.; WEINERT, J.; JENDRYSIAK, U.; MERLE, K. and VOLLRATH, L. (1996):
Three dimensional reconstruction of pineal synaptic ribbons and spheres.
Göttingen Neurobiology report, Elsner, Schnitzler (eds.) Thieme Verlag Vol2, p. 141.
Abstract

2.) JASTROW, H.; SCHMANKE, D.; WEINERT, J.; JENDRYSIAK, U. and VOLLRATH, L. (1997):
Changes in the three dimensional structure of synaptic ribbons in the pineal gland of the guinea-pig caused by constant light.
Ernst and Berta Scharrer Symposium Dept. of Anatomy J. W. Goethe University Frankfurt am Main, poster No. 19.
Abstract
 
 
 
 

Abbildungen:
Elektronenmikroskopisches Bild eines Feldes synaptischer Organellen (311 KB)
Dreidimensionale Rekonstruktion synaptischer Organellen (90 KB)